JP4762885B2 - Electrochromic particles - Google Patents

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Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

本発明は、エレクトロクロミック粒子に関する。詳細には、本発明は、エレクトロクロミック・デバイスに使用するのに好適なエレクトロクロミック粒子に関する。   The present invention relates to electrochromic particles. In particular, the present invention relates to electrochromic particles suitable for use in electrochromic devices.

表面吸着したエレクトロクロミック化合物を有するナノ構造の導電性または半導電性のフィルムをベースとする電極を含むエレクトロクロミック・デバイスは、とりわけWO−A−98/35267およびWO−A−01/27690から知られている。かかる電極は、ナノ構造の導電性または半導電性のフィルムを導電性基板に塗布し、高温で焼鈍し、つづいてフィルム中のナノ粒子の表面にエレクトロクロミック化合物を化学吸着させることによって調製する。これは、時間がかかる手法であって、電極基板の材料をガラスまたはセラミックのような高温耐性の材料にも限定してしまう。基板に塗布する前にその表面に吸着したエレクトロクロミック化合物を有する導電性、半導電性または絶縁性のナノ粒子を提供し、それによって従来技術の欠点を回避することは望ましいであろう。   Electrochromic devices comprising electrodes based on nanostructured conductive or semiconductive films with surface adsorbed electrochromic compounds are known, inter alia, from WO-A-98 / 35267 and WO-A-01 / 27690. It has been. Such electrodes are prepared by applying a nanostructured conductive or semiconductive film to a conductive substrate, annealing at high temperature, and then chemisorbing the electrochromic compound onto the surface of the nanoparticles in the film. This is a time consuming technique and limits the electrode substrate material to high temperature resistant materials such as glass or ceramic. It would be desirable to provide conductive, semiconductive or insulating nanoparticles having an electrochromic compound adsorbed on their surface prior to application to a substrate, thereby avoiding the disadvantages of the prior art.

本発明によれば、表面に吸着した1またはそれを超えるエレクトロクロミック化合物を有する、導電性、半導電性または絶縁性のナノ粒子を含む分離したエレクトロクロミック粒子が提供される。   In accordance with the present invention, there are provided separate electrochromic particles comprising conductive, semiconductive or insulating nanoparticles having one or more electrochromic compounds adsorbed on the surface.

また、本発明は、本発明のエレクトロクロミック粒子の調製方法、該粒子を含む電極、および、エレクトロクロミック・デバイス用の電極の製造におけるそれらの使用も提供する。本発明の電極は、基板材料の選択に応じて、硬直または柔軟とし得る。   The present invention also provides methods for preparing the electrochromic particles of the present invention, electrodes comprising the particles, and their use in the manufacture of electrodes for electrochromic devices. The electrodes of the present invention can be rigid or flexible depending on the choice of substrate material.

本明細書中で用いる"エレクトロクロミック化合物"または"(エレクトロ)発色団"なる語は、電位を印加した際に色を変化させる化合物をいうことを意図するが、ポリマーおよび無機化合物は除かれる。   As used herein, the term “electrochromic compound” or “(electro) chromophore” is intended to refer to a compound that changes color when a potential is applied, but excludes polymers and inorganic compounds.

本明細書中で用いる"ナノ粒子"なる語は、80nmまで、好ましくは50nmまで、およびより好ましくは30nmまでの平均粒子サイズを有する分離したおよび分散可能な粒子をいうことを意図する。   As used herein, the term “nanoparticle” is intended to refer to discrete and dispersible particles having an average particle size of up to 80 nm, preferably up to 50 nm, and more preferably up to 30 nm.

本明細書中で用いる"導電性ナノ粒子"なる語は、電子バンドギャップを有しないナノ粒子をいうことを意図し;"半導電性ナノ粒子"なる語は、5エレクトロンボルト以下のバンドギャップを有するナノ粒子をいうことを意図し;および、"絶縁性ナノ粒子"なる語は、5エレクトロンボルトを超えるバンドギャップを有するナノ粒子をいうことを意図する。   As used herein, the term “conductive nanoparticle” is intended to refer to a nanoparticle having no electronic band gap; the term “semiconductive nanoparticle” refers to a band gap of 5 electron volts or less. And the term “insulating nanoparticles” is intended to refer to nanoparticles having a band gap greater than 5 electron volts.

本発明のエレクトロクロミック粒子は、固形物の形態で存在しても、または溶媒中に懸濁していてもよい。   The electrochromic particles of the present invention may exist in the form of a solid or may be suspended in a solvent.

エレクトロクロミック化合物(または複数の化合物)は、好ましくは、ナノ粒子の100%までであって少なくとも1%の単層被覆のナノ粒子が存在するように、ナノ粒子の表面に吸着する。   The electrochromic compound (or compounds) preferably adsorbs to the surface of the nanoparticles so that there is up to 100% of the nanoparticles and at least 1% of the monolayer coated nanoparticles are present.

導電性または半導電性のナノ粒子が好ましい。好ましいナノ粒子は、以下の金属:チタン、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、モリブデン、インジウム、スズ、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、銀、亜鉛、セリウム、ストロンチウム、鉄(2価および3価)またはニッケルのドープまたは非ドープ酸化物、またはそれらのペロブスキーから選択され、好ましくはTiO、WO、SnO、MoO、In/SnOまたはZnOである。好ましいドーパントには、F、Cl、Sb、P、As、B、Al、In、Ga、Si、Sn、Ti、Ge、Zr、LiおよびHfが含まれる。 Conductive or semiconductive nanoparticles are preferred. Preferred nanoparticles are those of the following metals: titanium, zirconium, hafnium, chromium, molybdenum, indium, tin, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, silver, zinc, cerium, strontium, iron (divalent and trivalent) or nickel Selected from doped or undoped oxides or their perovsky, preferably TiO 2 , WO 3 , SnO 2 , MoO 3 , In 2 O 3 / SnO 3 or ZnO. Preferred dopants include F, Cl, Sb, P, As, B, Al, In, Ga, Si, Sn, Ti, Ge, Zr, Li and Hf.

本発明において使用することができる絶縁性ナノ粒子には、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、バリウム、マグネシウムおよびナトリウムの酸化物が含まれる。   Insulating nanoparticles that can be used in the present invention include oxides of silicon, aluminum, zirconium, barium, magnesium and sodium.

ナノ粒子の表面上に吸着したエレクトロクロミック化合物は同一または異なっていてもよく、都合よくはn−型またはp−型のものとし得る。本発明において使用するための好ましいエレクトロクロミック化合物は、WO−A−98/35267、WO−A−01/27690、WO−A−03/001288および"Electrochromic Compounds"なる発明の名称で本出願人(NTera Limited)によって同日に出願された係属中の国際出願に開示されている。特に好ましいn−型化合物には、ビス−(2−ホスホノエチル)−4,4'−ビピリジニウムジクロリド、1−ホスホノエチル−1'−(2,4,6−トリメチルフェニル)−4,4’−ビピリジニウムジビスイミドおよび1−ホスホノエチル−1'−(4−スチリル)−4,4'−ビピリジニウム二過塩素酸塩が含まれる。   The electrochromic compounds adsorbed on the surface of the nanoparticles may be the same or different and may conveniently be n-type or p-type. Preferred electrochromic compounds for use in the present invention are WO-A-98 / 35267, WO-A-01 / 27690, WO-A-03 / 001288 and Applicant under the name “Electrochromic Compounds” ( In a pending international application filed on the same day by NTera Limited). Particularly preferred n-type compounds include bis- (2-phosphonoethyl) -4,4′-bipyridinium dichloride, 1-phosphonoethyl-1 ′-(2,4,6-trimethylphenyl) -4,4′-bipyridinium dichloride. Bisimide and 1-phosphonoethyl-1 ′-(4-styryl) -4,4′-bipyridinium diperchlorate are included.

特に好ましいp−型化合物には:
β−(10−フェノチアジル)プロポキシホスホン酸;
β−(10−フェノチアジル)プロピル−ホスホン酸;
β−(10−フェノチアジル)プロピオネートホスホン酸;
β−(10−フェノキサジル)プロピオネートホスホン酸;および
(1−フェロセニル)イミド−ベンジルメチルホスホン酸が含まれる。
Particularly preferred p-type compounds are:
β- (10-phenothiazyl) propoxyphosphonic acid;
β- (10-phenothiazyl) propyl-phosphonic acid;
β- (10-phenothiazyl) propionate phosphonic acid;
β- (10-phenoxazyl) propionate phosphonic acid; and (1-ferrocenyl) imido-benzylmethylphosphonic acid.

本発明で使用するエレクトロクロミック化合物は、活性化して、同一の粒子上または近接するエレクトロクロミック粒子上の近接するエレクトロクロミック化合物間に化学結合を形成し得る反応基をも含み得る。以後、本明細書中では架橋基という。これらの基は、都合よくは、表面結合基の反対側の末端のエレクトロクロミック分子上に位置する。あるいは、架橋基は、例えばアルキル基を介してナノ粒子に結合し得、そのアルキル基はナノ粒子表面の結合基に連結し得る。各粒子はその外部表面に多数のこれらの反応基を含み得るため、これらの基の活性化は粒子の三次元架橋に通じる。活性化は、温度的、イオン的、還元的、酸化的、ラジカル的、光化学的または電気化学的手段によって開始し得る。好適な反応基には、ビニル、スチリル、(メタ)アクリレート、エポキシ、シラン、アミン、アルコール、カルボン酸およびカルボン酸ハロゲン化物が含まれる。ある種の場合において、活性化は、さらなる化学基、例えばジカルボン酸、ジアミンまたはジアルコールのごとき橋かけ分子との反応によって生じ得る。   The electrochromic compounds used in the present invention may also contain reactive groups that can be activated to form chemical bonds between adjacent electrochromic compounds on the same particle or on adjacent electrochromic particles. Hereinafter, it is referred to as a crosslinking group in the present specification. These groups are conveniently located on the electrochromic molecule at the opposite end of the surface binding group. Alternatively, the bridging group can be attached to the nanoparticle, for example via an alkyl group, and the alkyl group can be linked to a binding group on the nanoparticle surface. Since each particle can contain a large number of these reactive groups on its outer surface, activation of these groups leads to three-dimensional crosslinking of the particles. Activation can be initiated by thermal, ionic, reductive, oxidative, radical, photochemical or electrochemical means. Suitable reactive groups include vinyl, styryl, (meth) acrylate, epoxy, silane, amine, alcohol, carboxylic acid and carboxylic acid halide. In certain cases, activation can occur by reaction with additional chemical groups such as bridging molecules such as dicarboxylic acids, diamines or dialcohols.

以下の表は前記のことを実証する:

Figure 0004762885
The following table demonstrates this:
Figure 0004762885

Figure 0004762885
Figure 0004762885

架橋基は、太線で図示する結合を介して発色団基に結合している。この架橋基は異なるスキームを介して活性化し得るが、かかるスキームの幾つかはプリントする処方中に含まれるであろう開始剤(すなわち、A2、A4、A6、A7、A8)の添加を必要とし、幾つかは開始剤として熱または光しか必要としない。好ましいスキームには、プリント後の活性化プロセス工程が含まれる。これにより、プリントしたフィルムを架橋し得る際のより良好な制御が可能となる。したがって、好ましい方法には、処方およびフィルム中のさらなる化学開始剤の存在によって促進し得るまたは促進し得ない熱、光、または電気化学的ポテンシャル(A1、A3およびA5)への曝露が含まれる。   The bridging group is bonded to the chromophore group via a bond illustrated by a bold line. This bridging group can be activated through different schemes, but some of such schemes require the addition of an initiator (ie, A2, A4, A6, A7, A8) that will be included in the printing formulation. Some require only heat or light as an initiator. A preferred scheme includes an activation process step after printing. This allows better control when the printed film can be cross-linked. Accordingly, preferred methods include exposure to heat, light, or electrochemical potential (A1, A3 and A5) that may or may not be facilitated by the presence of additional chemical initiators in the formulation and film.

エレクトロクロミック粒子の架橋は、得られるフィルムの機械的強度を高める。架橋は、重合体結合剤の必要性をなくし、エレクトロクロミック粒子をインクジェット・プリントに特に好適なものとしている。   Crosslinking of the electrochromic particles increases the mechanical strength of the resulting film. Crosslinking eliminates the need for a polymer binder and makes electrochromic particles particularly suitable for ink jet printing.

本発明のエレクトロクロミック粒子は、さらに、ナノ粒子の表面上に、ナノ粒子上に吸着したエレクトロクロミック化合物の凝集を妨害または阻害する1またはそれを超える化合物を含み得る。好適な凝集阻害化合物には、ホスホノエチルピリジニウム過塩素塩のごとき1またはそれを超えるアンカー官能基を運搬しているアルカンホスホネートおよびカチオン性ピリジニウムが含まれる。   The electrochromic particles of the present invention may further comprise one or more compounds on the surface of the nanoparticles that interfere with or inhibit aggregation of electrochromic compounds adsorbed on the nanoparticles. Suitable aggregation inhibiting compounds include alkane phosphonates and cationic pyridiniums carrying one or more anchor functional groups such as phosphonoethylpyridinium perchlorate.

本発明のエレクトロクロミック粒子は、導電性、半導電性または絶縁性のナノ粒子および1またはそれを超えるエレクトロクロミック化合物を溶媒中で混合し、所望により、得られるエレクトロクロミック粒子を単離することによって調製し得る。   The electrochromic particles of the present invention are obtained by mixing conductive, semiconductive or insulating nanoparticles and one or more electrochromic compounds in a solvent and, if desired, isolating the resulting electrochromic particles. Can be prepared.

ナノ粒子は、溶媒中でエレクトロクロミック化合物(または複数の化合物)と混合する前に、溶媒に懸濁し得る。後半の場合では、ナノ粒子溶媒およびエレクトロクロミック化合物溶媒は好ましくは同じである。混合は、典型的には、ほぼ25℃の温度にて、ほぼ30分ないし2時間行う。得られたエレクトロクロミック粒子は、例えば、遠心分離、および、ほぼ50℃ないし90℃の範囲の温度にてほぼ6時間ないし30時間乾燥させるようないずれかの好適な手段によって単離し得る。   The nanoparticles can be suspended in the solvent prior to mixing with the electrochromic compound (or compounds) in the solvent. In the latter case, the nanoparticle solvent and the electrochromic compound solvent are preferably the same. Mixing is typically performed at a temperature of approximately 25 ° C. for approximately 30 minutes to 2 hours. The resulting electrochromic particles can be isolated, for example, by centrifugation and any suitable means such as drying at a temperature in the range of approximately 50 ° C. to 90 ° C. for approximately 6 hours to 30 hours.

ナノ粒子およびエレクトロクロミック化合物を懸濁させ、および乾燥したエレクトロクロミック粒子を分散させるのに好適な溶媒には、ジエチルエーテル、1,1,1−トリクロロエタン、酢酸アミル、四塩化炭素、キシレン、酢酸エチル、トルエン、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、ベンゼン、クロロホルム、トリクロロエチレン、メチルエチルケトン、アセトン、ジアセトンアルコール、二塩化エチレン、塩化メチレン、ピリジン、モルホリン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリンおよび水が含まれる。好ましい溶媒にはエタノール、N−メチルピロリドンおよび水が含まれる。   Suitable solvents for suspending the nanoparticles and electrochromic compound and dispersing the dried electrochromic particles include diethyl ether, 1,1,1-trichloroethane, amyl acetate, carbon tetrachloride, xylene, ethyl acetate. , Toluene, tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, benzene, chloroform, trichloroethylene, methyl ethyl ketone, acetone, diacetone alcohol, ethylene dichloride, methylene chloride, pyridine, morpholine, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, methanol, ethanol, n-propanol N-butanol, propylene glycol, ethylene glycol, glycerin and water. Preferred solvents include ethanol, N-methylpyrrolidone and water.

電極を形成するためには、乾燥したエレクトロクロミック粒子をN−メチルピロリドンまたはポリビニルジフルオライドのごとき溶媒にペーストを形成するように分散し得、それは例えばステンシル・コーティングまたはインクジェット・プリントまたはスクリーン・プリントによって好適な基板に塗布し得る。基板上のペーストは、約50℃ないし200℃、好ましくは約80℃ないし150℃の範囲の温度にて乾燥し得る。基板は、例えば、ガラス、セラミック、金属またはプラスチックから形成され得、これらは所望によりフッ素またはアンチモンをドープした酸化スズのごとき導電性材料の層でコートされていてもよい。   To form the electrode, the dried electrochromic particles can be dispersed to form a paste in a solvent such as N-methylpyrrolidone or polyvinyl difluoride, such as stencil coating or ink jet printing or screen printing. Can be applied to a suitable substrate. The paste on the substrate can be dried at a temperature in the range of about 50 ° C to 200 ° C, preferably about 80 ° C to 150 ° C. The substrate may be formed, for example, from glass, ceramic, metal or plastic, which may optionally be coated with a layer of conductive material such as tin oxide doped with fluorine or antimony.

エレクトロクロミック粒子上に存在する1またはそれを超えるエレクトロクロミック化合物が1またはそれを超える架橋基を含む場合には、架橋開始剤を乾燥したエレクトロクロミック粒子の分散液に添加し得る。   If the one or more electrochromic compounds present on the electrochromic particles contain one or more crosslinking groups, a crosslinking initiator may be added to the dried dispersion of electrochromic particles.

エレクトロクロミック・デバイスは、カウンター電極を準備し、カウンター電極を、本発明のエレクトロクロミック粒子を含む電極にシールし、ついで、イオン伝導性の媒体を組み入れることによって形成し得る。   An electrochromic device can be formed by providing a counter electrode, sealing the counter electrode to an electrode containing the electrochromic particles of the present invention, and then incorporating an ionically conductive medium.

本発明のエレクトロクロミック粒子は以下の利点を有する:
1.それは、比較的低温の単一のプロセス工程で電極上に沈積し得、それによって電極用の可撓性基板のようなプラスチックのごとき熱感受性の材料の使用が許容され;
2.それは、特に、小さなピクセルサイズおよび1を超える有色ピクセルが同一電極またはイメージ上で必要な場合に、最終的なイメージのピクセルサイズおよび解像度のより大きな制御を許容し;
3.エレクトロクロミック粒子の色は、発色団の性質および相対量を変化させることによって制御し得る。例えば、(i)異なる発色団を有するエレクトロクロミック粒子を均一に混合し得、得られるフィルムは対応する混合した色を表示するであろう、および(ii)異なる発色団を有する異なるエレクトロクロミック粒子を基板上に並べて沈積し、それによってディスプレーの情報量の増加の可能性が提供される。エレクトロクロミック粒子からなるかかるピクセルは、高分解能マルチカラー(多色)ディスプレー・デバイスを達成し得るように個別にアドレス指定し得る。
The electrochromic particles of the present invention have the following advantages:
1. It can be deposited on the electrode in a single process step at a relatively low temperature, thereby allowing the use of heat sensitive materials such as plastic, such as a flexible substrate for the electrode;
2. It allows greater control of the final image pixel size and resolution, especially when small pixel sizes and more than one colored pixel are required on the same electrode or image;
3. The color of the electrochromic particles can be controlled by changing the nature and relative amount of the chromophore. For example, (i) electrochromic particles having different chromophores can be mixed uniformly, the resulting film will display the corresponding mixed color, and (ii) different electrochromic particles having different chromophores. Deposit side by side on the substrate, thereby offering the possibility of increasing the amount of information on the display. Such pixels consisting of electrochromic particles can be individually addressed to achieve a high resolution multicolor display device.

本発明を以下の実施例で説明する。
実施例1
エレクトロクロミック粒子は、発色団として0.1Mのビス−(2−ホスホノエチル)−4,4’−ビピリジニウムジクロリド(1.118g)および0.01Mの過塩素酸リチウム(0.0266g)を25mlの水に溶解することによって調製した。5gのTiO粉体(30nmの平均粒子サイズ)を発色団溶液に添加した。その混合物を25℃にて1時間攪拌し、その後に5000rpmで遠心してエレクトロクロミック粒子を分離した。エレクトロクロミック粒子をエタノール中に再分散させて、いずれの化学吸着しなかった発色団分子も溶解させ、リンス溶液から5000rpmでの遠心によって再度分離した。その後に、洗浄した固形物を70℃にて24時間乾燥させた。
The invention is illustrated in the following examples.
Example 1
The electrochromic particles consist of 0.1 M bis- (2-phosphonoethyl) -4,4′-bipyridinium dichloride (1.118 g) and 0.01 M lithium perchlorate (0.0266 g) as chromophore in 25 ml water. It was prepared by dissolving. 5 g TiO 2 powder (30 nm average particle size) was added to the chromophore solution. The mixture was stirred at 25 ° C. for 1 hour and then centrifuged at 5000 rpm to separate the electrochromic particles. Electrochromic particles were redispersed in ethanol to dissolve any non-chemisorbed chromophore molecules and separated again from the rinse solution by centrifugation at 5000 rpm. Thereafter, the washed solid was dried at 70 ° C. for 24 hours.

カソードを調製するために、4gの乾燥したエレクトロクロミック粒子を6gのN−メチルピロリドン中に分散させてペーストを形成した。このペーストを、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)ガラス基板上にステンシルコートし、ペーストをプリントした直後に以下の熱サイクルを用いてその基板を乾燥させた:
15分間にわたる室温(25℃)からほぼ100℃まで;
100℃にて30分間;
30分間にわたる室温(25℃)までの冷却。
To prepare the cathode, 4 g of dried electrochromic particles were dispersed in 6 g of N-methylpyrrolidone to form a paste. This paste was stencil-coated on a fluorine-doped tin oxide (FTO) glass substrate and the substrate was dried using the following thermal cycle immediately after printing the paste:
From room temperature (25 ° C.) to approximately 100 ° C. for 15 minutes;
30 minutes at 100 ° C;
Cool to room temperature (25 ° C.) over 30 minutes.

ついで、得られたカソードをエタノール中でリンスして、いずれの化学吸着しなかった発色団分子も除去した。   The resulting cathode was then rinsed in ethanol to remove any chemisorbed chromophore molecules.

実施例2
エレクトロクロミック粒子は、500mgのメシジン=ビスイミド(すなわち、1−ホスホノエチル−1’−(2,4,6−トリメチルフェニル)−4,4’−ビピリジニウム=ジビスミド)を100mlのメタノールに溶解し、この溶液を2.5gの懸濁したTiOナノ粒子を含有する200mlのメタノールに20分間にわたって添加することによって調製した。メシジン=ビスイミドは、本出願人(NTera Limited)によって同日に出願された"Electrochromic Compounds"なる発明の名称の同時係属欧州特許出願に開示され、特許請求されているエレクトロクロミック化合物である。添加が完了したら、その混合物を25℃にて1時間攪拌し、その後に5000rpmで遠心してエレクトロクロミック粒子を分離した。エレクトロクロミック粒子をエタノール中に再分散して、いずれの化学吸着しなかった発色団分子も溶解し、リンス溶液から5000rpmでの遠心によって再度分離した。その後に、洗浄した固形物を70℃にて24時間乾燥した。
Example 2
Electrochromic particles were prepared by dissolving 500 mg of mesidine bisimide (ie, 1-phosphonoethyl-1 ′-(2,4,6-trimethylphenyl) -4,4′-bipyridinium dibisimide) in 100 ml of methanol. Was added over 20 minutes to 200 ml of methanol containing 2.5 g of suspended TiO 2 nanoparticles. Mesidine-bisimide is an electrochromic compound disclosed and claimed in a co-pending European patent application entitled “Electrochromic Compounds” filed on the same day by the present applicant (NTera Limited). When the addition was complete, the mixture was stirred for 1 hour at 25 ° C. and then centrifuged at 5000 rpm to separate the electrochromic particles. The electrochromic particles were redispersed in ethanol to dissolve any non-chemisorbed chromophore molecules and separated again from the rinse solution by centrifugation at 5000 rpm. Thereafter, the washed solid was dried at 70 ° C. for 24 hours.

カソードを調製するために、4gの乾燥したエレクトロクロミック粒子を6gのN−メチルピロリドンに分散させてペーストを形成した。このペーストを、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)ガラス基板上にステンシルコートし、ペーストをプリントした直後に以下の熱サイクルを用いてその基板を乾燥させた:
15分間にわたる室温(25℃)から60℃まで;
60℃にて30分間;
30分間にわたる室温(25℃)までの冷却。
To prepare the cathode, 4 g of dried electrochromic particles were dispersed in 6 g of N-methylpyrrolidone to form a paste. This paste was stencil-coated on a fluorine-doped tin oxide (FTO) glass substrate and the substrate was dried using the following thermal cycle immediately after printing the paste:
From room temperature (25 ° C.) to 60 ° C. for 15 minutes;
30 minutes at 60 ° C;
Cool to room temperature (25 ° C.) over 30 minutes.

ついで、得られたカソードをエタノール中でリンスして、いずれの化学吸着しなかった発色団分子も除去した。   The resulting cathode was then rinsed in ethanol to remove any chemisorbed chromophore molecules.

実施例3
エレクトロクロミック粒子は、500mgの1−ホスホノエチル−1’−(4−スチリル)−4,4’−ビピリジニウム二過塩素酸塩を、2.5gの懸濁したTiOナノ粒子を含有する200mlのメタノールに溶解することによって調製した。1−ホスホノエチル−1’−(4−スチリル)−4,4’−ビピリジニウム二過塩素酸塩はWO−A−03/001288に開示されている。その混合物を25℃にて1時間攪拌させ、その後に5000rpmで遠心してエレクトロクロミック粒子を分離した。そのエレクトロクロミック粒子をエタノール中に再分散させて、いずれの化学吸着しなかった発色団分子も溶解し、リンス溶液から5000rpmでの遠心によって再度分離した。その後に、洗浄した固形物を70℃にて24時間乾燥させた。
Example 3
The electrochromic particles consisted of 500 mg 1-phosphonoethyl-1 ′-(4-styryl) -4,4′-bipyridinium diperchlorate, 200 ml methanol containing 2.5 g suspended TiO 2 nanoparticles. It was prepared by dissolving. 1-phosphonoethyl-1 ′-(4-styryl) -4,4′-bipyridinium diperchlorate is disclosed in WO-A-03 / 001288. The mixture was allowed to stir at 25 ° C. for 1 hour, after which it was centrifuged at 5000 rpm to separate the electrochromic particles. The electrochromic particles were redispersed in ethanol to dissolve any non-chemisorbed chromophore molecules and separated again from the rinse solution by centrifugation at 5000 rpm. Thereafter, the washed solid was dried at 70 ° C. for 24 hours.

カソードを調製するために、4gの乾燥したエレクトロクロミック粒子を、光開始剤としての300mgのアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を含有する6gのN−メチルピロリドンに分散してプリンティング・ペーストを形成した。そのペーストを、酸化インジウム−酸化スズ(ITO)ガラス基板上にステンシルコートした。コーティング直後に、その基板を乾燥させ、フィルムを80℃にて60分間架橋した。   To prepare the cathode, 4 g of dried electrochromic particles are dispersed in 6 g of N-methylpyrrolidone containing 300 mg of azobisisobutyronitrile (AIBN) as a photoinitiator to form a printing paste. did. The paste was stencil-coated on an indium oxide-tin oxide (ITO) glass substrate. Immediately after coating, the substrate was dried and the film was crosslinked at 80 ° C. for 60 minutes.

実施例4
カソード(40mm×40mm)は、実施例1の手法に従って調製した。
カウンター電極を調製するために、透明導電性酸化物としてフッ素ドープ酸化スズ(FTO)でコートしたガラス基板(50mm×50mm)を、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)でスクリーン・プリンティングによってコートし、60℃にて20−30分間加熱した。ルチル・チタニアの白色顔料粒子を含む白色反射ペーストを、スクリーン・プリンティングによってATO層上にコートし、その二重層を450℃にて45分間焼結させた。
Example 4
The cathode (40 mm × 40 mm) was prepared according to the procedure of Example 1.
In order to prepare a counter electrode, a glass substrate (50 mm × 50 mm) coated with fluorine-doped tin oxide (FTO) as a transparent conductive oxide was coated with antimony-doped tin oxide (ATO) by screen printing, and 60 ° C. For 20-30 minutes. A white reflective paste containing rutile titania white pigment particles was coated on the ATO layer by screen printing and the bilayer was sintered at 450 ° C. for 45 minutes.

カソードは、エポキシ製ガスケットシールを用いてカウンター電極にシールした。得られたエレクトロクロミック・デバイスは、真空下、ガンマ−ブチロラクトン中の過塩素酸リチウムの0.2Mの電解質溶液で埋め戻し、UV光下で硬化した。このエレクトロクロミック・デバイスを横切って1.3Vを印加すると、デバイスの発色を生じる。   The cathode was sealed to the counter electrode using an epoxy gasket seal. The resulting electrochromic device was backfilled with 0.2 M electrolyte solution of lithium perchlorate in gamma-butyrolactone under vacuum and cured under UV light. Application of 1.3 V across the electrochromic device results in device color development.

図1は、実施例1で調製したエレクトロクロミック粒子のUV−可視光反射スペクトルを示し;FIG. 1 shows the UV-visible light reflection spectrum of the electrochromic particles prepared in Example 1; 図2は、10mV/secのスキャン速度の、実施例4のエレクトロクロミック・デバイスのサイクリック・ボルタモグラムである。デバイス発色用の開始電圧は、ほぼ−0.8ボルトであり、これはデバイスのエネルギー消費の観点から非常に有利である;FIG. 2 is a cyclic voltammogram of the electrochromic device of Example 4 at a scan rate of 10 mV / sec. The starting voltage for device color development is approximately -0.8 volts, which is very advantageous from the standpoint of device energy consumption; 図3は、実施例4のデバイスに−1.3ボルトのパルスを印加した場合のデバイスのchronocoulometry挙動(電荷−対−時間)を示す。完全な発色に相当する電荷の量は、ほぼ4mC/cmである。低開始電圧と合わさって、この電荷消費はこれらのフィルムを含むデバイスに低電力消費をもたらす;およびFIG. 3 shows the chronocoulometry behavior (charge vs. time) of the device when a pulse of −1.3 volts is applied to the device of Example 4. The amount of charge corresponding to complete color development is approximately 4 mC / cm 2 . Combined with a low onset voltage, this charge consumption results in low power consumption for devices containing these films; and 図4は、白色になった状態(実線−によって図示する短絡)および発色状態(鎖線によって図示する発色電圧(−1.3V)パルスを印加した直後)、および同時に開回路で保持した15分後(破線----によって図示する)の実施例4のデバイスの反射率を示す。45.62%ほども高い反射率が白色になった状態で得られ、7.74%ほども低い反射率が発色した状態で得られ、これは5.89のコントラスト比を与える。これらの結果は、WO−A−98/35267およびWO−A−01/27690に開示されている型のデバイスを用いて得たものと非常に合って比較する。FIG. 4 shows a white state (short circuit indicated by a solid line) and a coloring state (immediately after applying a coloring voltage (−1.3 V) pulse indicated by a chain line), and at the same time after 15 minutes held in an open circuit. Fig. 4 shows the reflectivity of the device of Example 4 (illustrated by the dashed line ----). A reflectance as high as 45.62% is obtained in the white state and a reflectance as low as 7.74% is obtained in the colored state, which gives a contrast ratio of 5.89. These results compare very well with those obtained using devices of the type disclosed in WO-A-98 / 35267 and WO-A-01 / 27690.

Claims (33)

表面に吸着した1またはそれを超えるエレクトロクロミック化合物を有する導電性、半導電性または絶縁性のナノ粒子を含み、該ナノ粒子が80nmまでの平均粒子サイズを有する、互いに分離したエレクトロクロミック粒子。Conductive with electrochromic compounds in excess or equal to 1 were adsorbed on the surface, seen including a semi-conductive or insulating nanoparticles, the nanoparticles have an average particle size of up to 80 nm, electrochromic particles separated from each other. 固形物または懸濁液の形態で存在する請求項1記載のエレクトロクロミック粒子。  The electrochromic particles of claim 1 present in the form of a solid or suspension. ナノ粒子が、50nmまでの平均粒子サイズを有する請求項1または2記載のエレクトロクロミック粒子。  The electrochromic particle according to claim 1 or 2, wherein the nanoparticle has an average particle size of up to 50 nm. ナノ粒子が、30nmまでの平均粒子サイズを有する請求項3記載のエレクトロクロミック粒子。The electrochromic particle of claim 3, wherein the nanoparticle has an average particle size of up to 30 nm. ナノ粒子が導電性または半導電性である請求項1ないしいずれか1項に記載のエレクトロクロミック粒子。The electrochromic particle according to any one of claims 1 to 4 , wherein the nanoparticle is conductive or semiconductive. ナノ粒子が、以下の金属:チタン、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、モリブデン、インジウム、スズ、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、銀、亜鉛、セリウム、ストロンチウム、鉄(2価および3価)またはニッケルのドープまたは非ドープ酸化物、または前記金属のペロブスキーから選択される請求項1ないし5いずれか1項に記載のエレクトロクロミック粒子。The nanoparticles are doped with the following metals: titanium, zirconium, hafnium, chromium, molybdenum, indium, tin, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, silver, zinc, cerium, strontium, iron (divalent and trivalent) or nickel The electrochromic particle according to any one of claims 1 to 5, wherein the electrochromic particle is selected from an undoped oxide or a perovsk of the metal . ナノ粒子が、TiOThe nanoparticles are TiO 22 、WO, WO 3Three 、SnO, SnO 22 、MoO, MoO 3Three 、In, In 22 O 3Three /SnO/ SnO 3Three またはZnOである請求項6に記載のエレクトロクロミック粒子。Or the electrochromic particle of Claim 6 which is ZnO. 金属酸化物が、F、Cl、Sb、P、As、B、Al、In、Ga、Si、Sn、Ti、Ge、Zr、LiおよびHfによってドープされている請求項6又は7記載のエレクトロクロミック粒子。Electrochromic according to claim 6 or 7 , wherein the metal oxide is doped with F, Cl, Sb, P, As, B, Al, In, Ga, Si, Sn, Ti, Ge, Zr, Li and Hf. particle. エレクトロクロミック化合物がn−型またはp−型のものである請求項1ないしいずれか1項に記載のエレクトロクロミック粒子。The electrochromic particle according to any one of claims 1 to 8, wherein the electrochromic compound is of n-type or p-type. エレクトロクロミック化合物がn−型のものであって、ビス−(2−ホスホノエチル)−4,4'−ビピリジニウムジクロリドおよび1−ホスホノエチル−1'−(4−スチリル)−4,4'−ビピリジニウム二過塩素酸塩から選択される請求項9記載のエレクトロクロミック粒子。  The electrochromic compound is of the n-type and comprises bis- (2-phosphonoethyl) -4,4′-bipyridinium dichloride and 1-phosphonoethyl-1 ′-(4-styryl) -4,4′-bipyridinium 10. Electrochromic particles according to claim 9, selected from chlorates. エレクトロクロミック化合物がp−型のものであって、β−(10−フェノチアジル)プロポキシホスホン酸;β−(10−フェノチアジル)プロピル−ホスホン酸;β−(10−フェノチアジル)プロピオネートホスホン酸;β−(10−フェノキサジル)プロピオネートホスホン酸;および(1−フェロセニル)イミド−ベンジルメチルホスホン酸から選択される請求項記載のエレクトロクロミック粒子。The electrochromic compound is of the p-type and is β- (10-phenothiazyl) propoxyphosphonic acid; β- (10-phenothiazyl) propyl-phosphonic acid; β- (10-phenothiazyl) propionate phosphonic acid; 10. Electrochromic particles according to claim 9, selected from-(10-phenoxazyl) propionate phosphonic acid; and (1-ferrocenyl) imido-benzylmethylphosphonic acid. エレクトロクロミック化合物または各エレクトロクロミック化合物が1またはそれを超える架橋基を含む請求項1ないし11いずれか1項に記載のエレクトロクロミック粒子。The electrochromic particle according to any one of claims 1 to 11, wherein the electrochromic compound or each electrochromic compound contains one or more crosslinking groups. 架橋基がビニル、スチリル、(メタ)アクリレート、エポキシ、シラン、アミン、アルコール、カルボン酸およびカルボン酸ハロゲン化物から選択される請求項12記載のエレクトロクロミック粒子。The electrochromic particle according to claim 12 , wherein the crosslinking group is selected from vinyl, styryl, (meth) acrylate, epoxy, silane, amine, alcohol, carboxylic acid and carboxylic acid halide. ナノ粒子が、さらに、その表面に、ナノ粒子に吸着したエレクトロクロミック化合物の凝集を防ぐまたは阻害する1またはそれを超える化合物を含む請求項1ないし13いずれか1項に記載のエレクトロクロミック粒子。The electrochromic particle according to any one of claims 1 to 13 , wherein the nanoparticle further comprises one or more compounds on its surface that prevent or inhibit aggregation of the electrochromic compound adsorbed to the nanoparticle. 凝集を阻害する化合物が、1またはそれを超えるアンカー官能基を運搬しているアルカンホスホネートおよびカチオン性ピリジニウムから選択される請求項14記載のエレクトロクロミック粒子。15. Electrochromic particles according to claim 14 , wherein the compound that inhibits aggregation is selected from alkanephosphonates and cationic pyridiniums carrying one or more anchor functional groups. 表面に吸着した1またはそれを超えるエレクトロクロミック化合物を有する導電性、半導電性または絶縁性のナノ粒子を含む互いに分離したエレクトロクロミック粒子の調製方法であって、
導電性、半導電性または絶縁性の、80nmまでの平均粒子サイズを有するナノ粒子を準備し、
前記ナノ粒子を1またはそれを超えるエレクトロクロミック化合物と溶媒中で混合し、所望により、得られるエレクトロクロミック粒子を単離することを含む方法
A method for preparing separated electrochromic particles comprising conductive, semiconductive or insulating nanoparticles having one or more electrochromic compounds adsorbed on a surface comprising:
Providing conductive, semiconductive or insulating nanoparticles with an average particle size of up to 80 nm,
The nanoparticles are mixed with one or electrochromic compound in a solvent beyond that, if desired, the resulting electrochromic including methods that Mick particles isolated.
ナノ粒子が、50nmまでの平均粒子サイズを有する請求項16記載の方法。The method of claim 16, wherein the nanoparticles have an average particle size of up to 50 nm. ナノ粒子が、30nmまでの平均粒子サイズを有する請求項17記載の方法。The method of claim 17, wherein the nanoparticles have an average particle size of up to 30 nm. ナノ粒子を、溶媒中で1またはそれを超えるエレクトロクロミック化合物と混合する前に単離し、溶媒に懸濁する請求項16ないし18いずれか1項に記載の方法。19. A method according to any one of claims 16 to 18 wherein the nanoparticles are isolated and mixed in the solvent prior to mixing with one or more electrochromic compounds in the solvent. ナノ粒子を懸濁するために使用する溶媒と、1またはそれを超えるエレクトロクロミック化合物を溶解するための溶媒が同じである請求項19記載の方法。20. The method of claim 19 , wherein the solvent used to suspend the nanoparticles and the solvent for dissolving one or more electrochromic compounds are the same. 溶媒がエタノール、N−メチルピロリドンまたは水である請求項16ないし20いずれか1項に記載の方法。The method according to any one of claims 16 to 20 , wherein the solvent is ethanol, N-methylpyrrolidone or water. さらに、単離したエレクトロクロミック粒子を乾燥させることを含む請求項16ないし21いずれか1項に記載の方法。The method according to any one of claims 16 to 21 , further comprising drying the isolated electrochromic particles. 電極またはエレクトロクロミック・デバイスの製造方法であって、
請求項1ないし15いずれか1項に記載の互いに分離したエレクトロクロミック粒子を、ペーストを形成するように溶媒中に分散させ、該ペーストを第1の電極を形成するように基板に塗布することを含む方法。
A method for manufacturing an electrode or an electrochromic device, comprising:
The electrochromic particles separated from each other according to any one of claims 1 to 15 are dispersed in a solvent so as to form a paste, and the paste is applied to a substrate so as to form a first electrode. Including methods.
さらに、該ペーストを、50℃ないし200℃の範囲の温度にて、基板上で乾燥させることを含む請求項23記載の方法。The method of claim 23 , further comprising drying the paste on a substrate at a temperature in the range of 50 ° C to 200 ° C. さらに、該ペーストを、80℃ないし150℃の範囲の温度にて、基板上で乾燥させることを含む請求項24記載の方法。The method of claim 24 , further comprising drying the paste on a substrate at a temperature in the range of 80 ° C to 150 ° C. ペーストを、ステンシル・コーティングまたはインクジェット・プリントもしくはスクリーン・プリントによって塗布する請求項23ないし25いずれか1項に記載の方法。26. A method according to any one of claims 23 to 25 , wherein the paste is applied by stencil coating or ink jet printing or screen printing. 基板が、ガラス、セラミック、金属またはプラスチックから形成されている請求項23ないし26いずれか1項に記載の方法。  27. A method according to any one of claims 23 to 26, wherein the substrate is formed from glass, ceramic, metal or plastic. 前記基板は、導電性材料の層でコートされている請求項27記載の方法。28. The method of claim 27, wherein the substrate is coated with a layer of conductive material. 前記導電性材料の層は、フッ素またはアンチモンでドープした酸化スズからなる請求項28記載の方法。29. The method of claim 28, wherein the layer of conductive material comprises tin oxide doped with fluorine or antimony. エレクトロクロミック粒子上の1またはそれを超えるエレクトロクロミック化合物に1またはそれを超える架橋基が含まれ、ペースト架橋開始剤を含む請求項23ないし29いずれか1項に記載の方法。Electrochromic 1 or a bridging group beyond that one or electrochromic compound exceeds that of the electrochromic particles include A method according to any one of claims 23 to 29 including a crosslinking initiator in the paste. さらに、エレクトロクロミック・デバイスを形成するように、カウンター電極を調製し、該カウンター電極を第1の電極にシールし、イオン伝導性の媒体を組み入れることを含む請求項23ないし30いずれか1項に記載の方法。31. The method of any one of claims 23 to 30 , further comprising preparing a counter electrode to form an electrochromic device, sealing the counter electrode to the first electrode, and incorporating an ionically conductive medium. The method described. 請求項1ないし15いずれか1項に記載のエレクトロクロミック粒子を含む電極またはエレクトロクロミック・デバイス。An electrode or electrochromic device comprising the electrochromic particles according to any one of claims 1 to 15 . 電極またはエレクトロクロミック・デバイスの製造における請求項1ないし15いずれか1項に記載のエレクトロクロミック粒子の使用。Use of the electrochromic particles according to any one of claims 1 to 15 in the manufacture of electrodes or electrochromic devices.
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